- 实验:探究加速度与力、质量的关系
- 共699题
(1)如图为某同学所安装的“探究加速度与力、质量的关系”的实验装置,在图示状态下开始做实验。该同学在装置和操作中的主要错误有:________________________________________________________________________。(至少写出两处)
(2)在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中,为了使小车受到合外力等于砂和砂桶的总重力,通常采用如下两个措施:
a.平衡摩擦力:将长木板无滑轮的一端下面垫一小木块,反复移动木块的位置,直到小车在砂桶的拉动下带动纸带与小车一起做匀速直线运动;
b.调整砂的多少,使砂和砂桶的总质量远小于小车和砝码的总质量①以上哪一个措施中有错误?有何重大错误?答:________________________________________________________________________
②在改正了上述错误之后,保持小车及砝码的总质量不变,反复改变砂的质量,并测得一系列数据,结果发现小车受到的合外力(砂桶及砂的总重量)与加速度的比值略大于小车及砝码的总质量经检查发现滑轮非常光滑,打点计时器工作正常,且事先基本上平衡了摩擦力。那么出现这种情况的主要原因是
什么?答:_________________________________________________________________。
正确答案
(1)主要错误有:①长木板右端未垫高以平衡摩擦力;②打点计时器用的是直流电源;③牵引小车的细线没有与木板平行;④开始实验时,小车离打点计时器太远
(2)①a中平衡摩擦力时,不应用小桶拉动小车做匀速运动,应让小车自身的重力沿斜面方向的分力来平衡摩擦力
②由于砂桶及砂向下加速,处于失重状态,拉小车的合外力<,而处理数据时又将按等于处理,因此,=
如图是某同学探究加速度与力、质量的关系时,已接通电源正要释放纸带时的情况,请你指出该同学的五个差错:
①电源________________________;
②打点计时器位置_______________;
③滑轮位置_____________________;
④小车位置_____________________;
⑤长木板_______________________。
(2)在探究加速度与力、质量的关系的实验中,得到一条如图所示的纸带,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个记数点。0到6每相邻两记数点间各有四个打印点未画出,测得相邻计数点的距离依次为S1=1.40cm,S2=1.90cm,S3=2.38cm,S4=2.88cm,S5=3.39cm,S6=3.87cm。则物体的加速度__________m/s2。
正确答案
(1)①应用6V交流电源;②应靠右端;③应使拉线水平;④应靠近打点计时器;⑤应垫高右端平衡摩擦力
(2)0.50
某同学设计了一个“探究加速度与力
、质量
的关系”的实验。下图为该实验装置图,其中砂桶及砂的总质量为
。
(1)探究时,为了让小车所受的合外力近似等于砂和砂桶的重力应采取的措施和满足的条件有:①_____________;②_____________;
(2)该同学保持砂和砂桶的总质量不变,改变小车质量,探究加速度
和小车质量
的关系,得到的实验数据如下表:
为了直观反映不变时
与
的关系,请根据上表数据在坐标纸中作出
图象;
(3)由图象可得不变时,小车的加速度
与质量
之间的关系是:_____________;
(4)另有一同学在该实验中得到了一条如图所示的纸带。已知打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz。在纸带上选择13个打点,其中1、3、5、7、9、11、13号打点作为计数点,分别测得x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.33cm、x4=8.96cm、x5=9.61cm、x6=10.26cm。则打点计时器打下7号打点时瞬时速度的大小是_____________m/s;小车运动的加速度的大小是_____________m/s2。(计算结果保留两位有效数字)
正确答案
(1)M>>m,左端垫高用重力的分力平衡摩擦力
(2)“略”
(3)加速度与质量成反比
(4)2.2,4.1
利用下列器材:带有定滑轮的木板、铁架台、小车、滑轮、钩码、大号铁夹、米尺、细绳、粘泥等设计实验,探究加速度a和它所受的力F之间的关系。
正确答案
(1)用5个铁架台将两块木板架起,如图所示。由钩码和两个动滑轮组成动力系统,如果不考虑滑轮本身的质量,拉小车B的力是拉小车A的力的2倍,即F1:F2=1:2。每辆小车后面拖一根细绳,绕过木板后竖直下垂被一固定在桌面上的大号铁夹夹住
(2)用粘泥将两辆小车的质量调整得完全一样,用小车后面的细绳将小车拉到木板右端后用铁夹夹紧细绳,使小车静止
(3)在小车的起始位置做上记号,然后松开铁夹,两小车便由静止开始做匀加速运动。经过适当的时间,再夹住铁夹,使小车停止运动
(4)测量出两小车运动的距离x1和x2,可由两式相除得x1:x2=a1:a2。如果测得x1:x2=1:2,可知a1:a2=1:2,即a1:a2=F1:F2(5)改变动滑轮上所挂的钩码的质量,重复以上实验,可以得到相同的结论:小车的加速度与它所受的力成正比
在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中:某同学设计了如图a的实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为砂桶,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于砂桶和砂的总重量。
(1)图b是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据完成表格中空白处。
(2)由(1)中的数据在图c中作出速度-时间图象并由图象求出小车的加速度a=_____________m/s2(保留3位有效数字)。
(3)在“探究加速度与力的关系”时,保持小车的质量不变,改变砂和砂桶的质量,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图d ,则:
①图中的直线不过原点的原因是__________________________。
②图中的力F理论上指_____________,而实验中却用_____________表示。(选填字母符号)
A.砂和砂桶的重力
B.绳对小车的拉力
③此图中直线发生弯曲的原因是__________________________。
正确答案
(1)0.264
(2)0.493~0.497
(3)①平衡摩擦力时木板的右端垫得过高
②B,A
③随着F的增大不再满足沙桶质量远小于小车质量m<
利用实验探究“当合外力大小一定时,物体运动的加速度大小与其质量成反比”。给定的器材有:倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器、米尺、天平(含砝码)、钩码等。在实验过程中不考虑摩擦,重力加速度为g,请结合下列实验步骤回答相关问题。
(1)用天平测出小车的质量为m0;让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑到斜面底端A2,用计时器记下所用的时间为t0;用米尺测出A1与A2之间的距离为S;则:小车的加速度大小a=_____________;
(2)用米尺测出A1相对于A2的高度为h0;则:小车所受的合外力大小F=_____________;
(3)在小车中加钩码,用天平测出此时小车与钩码的总质量,同时通过改变斜面的倾角来改变固定点A1相对于A2的高度h,测出小车从A1静止开始下滑到斜面底端A2所需的时间t;问:质量不相等的前后两次应怎样操作才能使小车所受合外力大小一定?答: _____________;
(4)多次改变小车与钩码的总质量进行实验,测出各次对应的m、h、t的值。以_____________为纵坐标、_____________为横坐标建立坐标系,根据各组数据在坐标系中描点。如果这些点在一条过原点的直线上,则可间接说明“当合外力大小一定时,物体运动的加速度大小与其质量成反比”。
正确答案
(1)
(2)(或
)
(3)使各次测量m和h的乘积(或m与t2的比值)不变
(4)t2,m(或,
)
在“探究加速度与力、质量的关系”实验中,某同学使用了如图所示的装置。
(1)该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系,应该保持_____________不变;为了直观地判断小车的加速度a与质量M的数量关系,应作_____________ (选填“a-M”或“a-1/M”)图象。
(2)在探究加速度与质量的关系实验中,下列做法正确的是_____________。
A.平衡摩擦力时,应将装沙的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上
B.每次改变小车的质量时,不需要重新平衡摩擦力
C.实验时,先放开小车,再接通打点计时器电源
D.小车运动的加速度可从天平测出装沙小桶和沙的质量m以及小车质量M,直接用公式求出
(3)该同学通过数据的处理作出了a-F图象,如图所示,则:
①图中的力F理论上指_____________,而实验中却用_____________表示;(选填字母符号)
A.砂和砂桶的重力
B.绳对小车的拉力
②图中的直线不过原点的原因是__________________________;
③此图中直线发生弯曲的原因是__________________________。
正确答案
(1)绳对车的拉力F,a-1/ M
(2)B
(3)①B,A;
②平衡摩擦力时木板的右端垫得过高;
③随着F的增大不再满足沙和沙桶质量远小于小车质量,即不再满足m<
在“探究加速度与物体质量、物体受力的关系”活动中:某同学设计了如图a的实验装置简图,A为小车,B为电火花计时器,C为钩码,D为一端带有定滑轮的长方形木板,实验中认为细绳对小车拉力F等于钩码的总重量。
(1)图b是实验中获取的一条纸带的一部分:0、1、2、3、4、5、6、7是计数点,每相邻两计数点间还有4个打点(图中未标出),计数点间的距离如图所示。根据图中数据完成表格中空白处。
(2)由(1)中的数据在图c中作出速度-时间图象并由图象求出小车的加速度a=____________m/s2。 (保留3位有效数字)
(3)在“探究加速度与力的关系”时,保持小车的质量不变,改变砝码的个数,该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F的图线如图d ,该图线不通过坐标原点,则开始实验前他应采取的做法是
[ ]
A.将木板上不带滑轮的一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀速运动
B.将木板上不带滑轮的一端适当垫高,使小车在钩码拉动下恰好做匀加速运动
C.将木板上不带滑轮的一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀速运动
D.将木板上不带滑轮的一端适当垫高,在不挂钩码的情况下使小车恰好做匀加速运动
正确答案
(1)0.264
(2)0.500,
(3)C
现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律。给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面 (如图)、小车、计时器一个、米尺。
(1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t;
②用米尺测量A1与A2之间的距离s,则小车的加速度a=_______________;
③用米尺测量A1相对于A2的高度h。设小车所受重力为mg,则小车所受的合外力F=_______________;
④改变_______________,重复上述测量;
⑤以h为横坐标,1/t2为纵坐标,根据实验数据作图。如能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律。
(2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的方案是:
①调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑,测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度h0;
②进行(1)中的各项测量;
③计算与作图时用(h-h0)代替h。
对此方案有以下几种评论意见:
A.方案正确可行
B.方案的理论依据正确,但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动
C.方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关
其中合理的意见是_______________。
正确答案
(1)②;③
;④斜面倾角(或填h的数值)
(2)C
如图为“位移传感器、数据采集器等仪器研究加速度和力的关系”的实验装置。
(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持___________不变,用钩码所受的重力作为___________,用DIS(数字化信息系统)测小车的加速度。
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线。
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______________________。
②此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是____________ 。
A.小车与轨道之间存在摩擦
B.导轨保持了水平状态
C.所挂钩码的总质量太大
D.所用小车的质量太大
正确答案
(1)小车的总质量,小车所受外力
(2)在质量不变的条件下,加速度与外力成正比;C
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